JP4670450B2 - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

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Description

本発明は、筒内に向けて高圧で燃料を噴射する燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）を備えた内燃機関またはこの燃料噴射手段に加えて吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えた内燃機関の燃料供給装置に関し、特に、内燃機関の停止時に高圧燃料系統からの燃料の漏れを防止するとともに、燃料配管内に発生したベーパを適切に処理できる、内燃機関の燃料供給装置に関する。
一般に、自動車用エンジンにおいては、燃料タンクから燃料ポンプおよび燃料配管を介してエンジン（内燃機関）に燃料を供給し、インジェクタを介してエンジンに燃料を噴射している。
ガソリンエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタを備える直墳エンジンや、ガソリンエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路内に燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタを備えエンジンの回転数や内燃機関の負荷に応じて、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで燃料を噴き分けるエンジンが公知である。筒内噴射用インジェクタを含む高圧燃料系統においては、高圧燃料ポンプで燃圧が高められた燃料がデリバリーパイプを介して筒内噴射用インジェクタに供給され、筒内噴射用インジェクタは、内燃機関の各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射する。
このような内燃機関における燃料を高圧状態にするために、内燃機関のクランクシャフトに連結されたドライブシャフトに設けられたカムによりシリンダを駆動する高圧燃料ポンプが用いられている。
このような内燃機関において、エンジン始動時に高温再始動性を向上させるために、燃料配管内の燃料にベーパが発生するのを防止する必要がある。したがって、従来の内燃機関の燃料噴射制御装置においては、燃料ポンプの吐出口側に逆止弁を設け、エンジン停止中も燃料配管内の燃料残圧を低下させずに、高い燃料圧力を保持するように構成されている。
しかしながら、エンジン停止中において、燃料配管内の燃料圧力を高圧に保持し続けると、インジェクタから燃料が吸気管内へ漏れ出るおそれがある。エンジン停止中においても高圧で保持された燃圧は、約６０分で大気圧相当値（＝０．１［ＭＰａ］）まで低下するが、その間のガソリン漏れ量は、燃料配管１本当たりで約２０ｍｃｃにも達する。
このような燃料漏れは、次回のエンジン始動時において排出ガス中の未燃ＨＣ（有毒ガス）を増加させる原因となる。始動時におけるＨＣ排出量は、１秒程度の時間内で非常に多くなることが分かる。また、インジェクタからの燃料漏れ量は、管理不能なので、エンジン始動時における排ガス成分がばらつく要因となる。
さらに、吸気管に漏れ出た燃料は、自動車からの燃料蒸散ガスを増加させることにもなる。このような状態は、近年ますます厳しくなりつつある排ガス規制に対して、許容できないレベルとなってきている。
特開平８−２８３８２号公報（特許文献１）は、高圧噴射式エンジンの燃料圧力制御装置であって、エンジン運転中はベーパ等の発生することのない安定した状態で燃料ラインの高圧状態を制御することができ、またエンジン停止後は燃料ラインの圧力を大気圧に近い値まで確実に低下させる制御装置を開示する。この高圧噴射式エンジンの燃料圧力制御装置は、燃料ラインに高圧用燃料ポンプを配設するとともに、この高圧用燃料ポンプの下流側に高圧用プレッシャレギュレータを配設し、高圧用燃料ポンプと高圧用プレッシャレギュレータとの間を高圧ラインとし、燃料タンクから高圧用燃料ポンプ上流までを低圧デリバリラインとし、高圧用プレッシャレギュレータ下流から燃料タンクまでを低圧リターンラインとし、高圧ラインに燃焼室へ燃料を直接噴射するインジェクタを連通した高圧噴射式エンジンにおいて、高圧用プレッシャレギュレータがエンジン停止時に開放状態となる常開式であり、高圧用プレッシャレギュレータ下流の低圧リターンラインに、機械式低圧用プレッシャレギュレータ及びエンジン運転時には閉弁する常開式切換弁を並列に介装したことを特徴とする。
この高圧噴射式エンジンの燃料圧力制御装置によると、エンジン運転中は高圧用燃料ポンプが稼働し、燃料ラインにおける高圧用燃料ポンプの下流側に設けた高圧用プレッシャレギュレータを絞り込む方向へ制御することで燃料圧力を調圧し、高圧用燃料ポンプと常開式高圧用プレッシャレギュレータとの間の高圧ラインの燃料圧力を高圧に維持する。また、高圧用プレッシャレギュレータ下流と燃料タンクとを接続する低圧リターンラインに介装する機械式低圧用プレッシャレギュレータに対して並列に接続する常開式切換弁は、エンジン運転中は閉弁状態を維持しているため、高圧用プレッシャレギュレータからのリリーフ燃料は機械式低圧用プレッシャレギュレータにより調圧され、燃料圧力が急減圧されることなく段階的に減圧されながら燃料タンクへ帰還される。一方、イグニッションスイッチのＯＦＦによりエンジンが停止すると、常開式高圧用プレッシャレギュレータが開放状態となり、また常開式切換弁が開弁する。その結果、高圧ラインの燃料圧力が常開式高圧用プレッシャレギュレータから常開式切換弁を経て燃料タンクへ放出される。このように、エンジン停止時には高圧用プレッシャレギュレータが開放状態として、確実に高圧ラインの燃料圧力を大気圧に近い値まで減圧して、高圧ラインに連通するインジェクタからの燃料のリークを防止できる。
特開平８−２８３８２号公報
しかしながら、特許文献１に記載されたように、エンジンの停止後に高圧ラインの燃料圧力を低下させると、エンジン運転時の燃料圧力が非常に高いのでこれを低下させると減圧沸騰が発生してデリバリパイプ内で空気が発生したり、リリーフバルブの隙間からデリバリパイプへ空気が漏れ込んでデリバリパイプ内に空気が発生したりする。このようなデリバリパイプ内に発生した空気がインジェクタから燃料室に噴射されると次回の内燃機関の始動時に空燃比を乱す（リーン側になる）。さらに、著しいリーン状態になると失火のおそれもある。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、燃料噴射手段を有する内燃機関において、内燃機関の停止時に燃料噴射手段からの燃料の漏れを防止するとともに、燃料配管内に発生したベーパを適切に処理できる、内燃機関の燃料供給装置を提供することである。
第１の発明に係る内燃機関の燃料供給装置は、内燃機関により駆動され、低圧燃料ポンプにより燃料タンクから供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、高圧燃料ポンプから燃料噴射手段に燃料を供給するデリバリパイプと、デリバリパイプと燃料タンクとを連通状態／非連通状態に切換えるリリーフバルブと、リリーフバルブを制御するための制御手段とを含む。この制御手段は、内燃機関の停止時にリリーフバルブを連通状態にするための手段と、燃料噴射手段による燃料噴射前に、デリバリパイプ内の状態についての予め定められた条件が満足されると、リリーフバルブを連通状態として、燃料ポンプを駆動するためのポンプ制御手段とを含む。
第１の発明によると、この内燃機関の停止時には、リリーフバルブを開いてデリバリパイプと燃料タンク（常圧）とを連通状態にして燃圧を下げて燃料噴射手段（特に筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段）からの燃料漏れを回避している。このときに、たとえば、高温時においては、減圧沸騰によりベーパが発生する可能性がある。このような状態で内燃機関の再始動が要求されると、始動前（クランキングの前）にリリーフバルブを開いた状態で、燃料ポンプを用いてデリバリパイプ内のベーパを燃料タンクまで圧送して、内燃機関の始動時において燃料噴射手段からベーパが排出されて空燃比がリーンな状態になることを回避することができる。その結果、燃料噴射手段を有する内燃機関において、内燃機関の停止時に燃料噴射手段からの燃料の漏れを防止するとともに、燃料配管内に発生したベーパを適切に処理できる、内燃機関の燃料供給装置を提供することができる。
第２の発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、第１の発明の構成に加えて、予め定められた条件は、デリバリパイプ内にベーパが発生すると予測されるという条件である。
第２の発明によると、高温時において減圧沸騰によりデリバリパイプ内にベーパが発生すると予測されるときには、始動前（クランキングの前）にリリーフバルブを開いた状態で、燃料ポンプを用いてデリバリパイプ内のベーパを燃料タンクまで圧送して、内燃機関の始動時において燃料噴射手段からベーパが排出されて空燃比がリーンな状態になることを回避することができる。
第３の発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、第２の発明の構成に加えて、デリバリパイプ内にベーパが発生すると予測されるのは、燃料の温度が高いときであって、内燃機関の停止時にリリーフバルブを連通状態にしたときである。
第３の発明によると、燃料の温度が高いときであって、内燃機関の停止時にリリーフバルブを連通状態にすると、減圧沸騰によりベーパが発生する可能性が高い。このため、このようなベーパの発生が予測されるときには、始動前（クランキングの前）にリリーフバルブを開いた状態で、燃料ポンプを用いてデリバリパイプ内のベーパを燃料タンクまで圧送して、内燃機関の始動時において燃料噴射手段からベーパが排出されて空燃比がリーンな状態になることを回避することができる。
第４の発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、第２の発明の構成に加えて、デリバリパイプ内にベーパが発生すると予測されるのは、内燃機関の温度が高いときであって、内燃機関の停止時にリリーフバルブを連通状態にした後に、内燃機関を再始動したときである。
第４の発明によると、内燃機関の温度が高いときであって、内燃機関の停止時にリリーフバルブを連通状態にした後に、内燃機関を再始動すると、減圧沸騰によりベーパが発生する可能性が高い。このため、このようなベーパの発生が予測されるときには、始動前（クランキングの前）にリリーフバルブを開いた状態で、燃料ポンプを用いてデリバリパイプ内のベーパを燃料タンクまで圧送して、内燃機関の始動時において燃料噴射手段からベーパが排出されて空燃比がリーンな状態になることを回避することができる。
第５の発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、ポンプ制御手段により制御される燃料ポンプは、低圧燃料ポンプである。
第５の発明によると、燃料タンクから高圧ポンプまで燃料を圧送する低圧ポンプ（フィードポンプ）を用いて、デリバリパイプ内のベーパを燃料タンクまで圧送して、内燃機関の始動時において燃料噴射手段からベーパが排出されて空燃比がリーンな状態になることを回避することができる。
第６の発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、ポンプ制御手段により制御される燃料ポンプは、高圧燃料ポンプである。
第６の発明によると、内燃機関のカムシャフトに設けられたカムにより駆動される高圧ポンプを用いて、デリバリパイプ内のベーパを燃料タンクまで圧送して、内燃機関の始動時において燃料噴射手段からベーパが排出されて空燃比がリーンな状態になることを回避することができる。
第７の発明に係る燃料供給装置は、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段を備える内燃機関に適用される。
第７の発明によると、筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）に供給される燃料の圧力は非常に高い（約１４［ＭＰａ］）。このため、内燃機関の停止時には、リリーフバルブを開いてデリバリパイプと燃料タンクとを連通させて、燃圧を大気圧程度まで低下させる。これにより、内燃機関の停止時の燃料漏れを回避することができる。
第８の発明に係る燃料供給装置は、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための燃料噴射手段とを備える内燃機関に適用される。
第８の発明によると、第７の発明と同様に、内燃機関の停止時における、筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）からの燃料漏れを回避することができる。
第９の発明に係る燃料供給装置は、第１〜８のいずれかの発明の構成に加えて、車両に搭載され、車両の走行中に間欠的に運転される内燃機関に適用される。
第９の発明によると、たとえば、エンジンとモータジェネレータとを搭載したハイブリッド車両においては、エンジンは間欠的に運転され（たとえば、エンジンの方が効率がよい運転領域においてはエンジンにより車両が走行されるが、その他の領域ではモータジェネレータで車両が走行されるので、エンジンが間欠的に運転されることになる）、エンジンの高温時にエンジンの再始動が行なわれる。このような車両に搭載されたエンジンにおける、エンジンの停止時の燃料漏れを回避するとともに、減圧沸騰により発生したベーパを適切に処理することができる。
第１０の発明に係る燃料供給装置は、第９の発明の構成に加えて、ポンプ制御手段により燃料ポンプが制御されているときに、走行要求があると、回転電機により走行される車両に搭載された内燃機関に適用される。
第１０の発明によると、第９の発明のようなハイブリッド車両において、デリバリパイプ内のベーパ処理を実行しているとき（エンジンが始動できないとき）に走行要求があるとモータジェネレータにより車両を走行させることができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に共通するエンジンの燃料供給システムについて説明する。
図１に、本発明の実施の形態に係るエンジンの燃料供給システム１０を示す。このエンジンは、Ｖ型８気筒のガソリンエンジンであって、各気筒の筒内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタ１１０と、各気筒の吸気通路に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを有する。なお、本発明はこのようなエンジンに限定されて適用されるものではなく、他の形式のガソリンエンジンであって少なくとも筒内噴射用インジェクタ１１０を有するガソリンエンジン（後述する図２に示すエンジン）や、コモンレール式ディーゼルエンジンであってもよい。さらに、高圧燃料ポンプは２台に限定されない。さらに、エンジンの形式はＶ型８気筒に限定されず、Ｖ型６気筒、直列４気筒、直列６気筒などの形式であってもよい。さらに、高圧燃料ポンプを駆動するカムの形状は、以下に示す形状に限定されない（気筒数により変化する）。
図１に示すように、この燃料供給システム１０は、燃料タンクに設けられ、低圧（プレッシャーレギュレータ圧力である４００ｋＰａ程度）の吐出圧で燃料を供給するフィードポンプ１００と、第１のカム２１０により駆動される第１の高圧燃料ポンプ２００と、第１のカム２１０とは吐出の位相が異なる第２のカム３１０により駆動される第２の高圧燃料ポンプ３００と、筒内噴射用インジェクタ１１０に高圧燃料を供給するための左右のバンク毎に設けられた高圧デリバリパイプ１１２と、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた左右のバンク各４個ずつの筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気通路噴射用インジェクタ１２０に燃料を供給するための左右のバンク毎に設けられた低圧デリバリパイプ１２２と、低圧デリバリパイプ１２２に設けられた左右のバンク各４個ずつの吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを含む。
燃料タンクのフィードポンプ１００の吐出口は、低圧供給パイプ４００に接続され、低圧供給パイプ４００は、第１の低圧デリバリ連通パイプ４１０とポンプ供給パイプ４２０とに分岐する。第１の低圧デリバリ連通パイプ４１０は、Ｖ型バンクの片方のバンクの低圧デリバリパイプ１２２との分岐点より下流側で、第２の低圧デリバリ連通パイプ４３０となり、もう片方のバンクの低圧デリバリパイプ１２２に接続されている。
ポンプ供給パイプ４２０は、第１の高圧燃料ポンプ２００および第２の高圧燃料ポンプ３００の入り口にそれぞれ接続される。第１の高圧燃料ポンプ２００の入り口の手前には、第１のパルセーションダンパー２２０が、第２の高圧燃料ポンプ３００の入り口の手前には、第２のパルセーションダンパー３２０が、それぞれ設けられ、燃料脈動の低減を図っている。
第１の高圧燃料ポンプ２００の吐出口は、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００に接続され、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００は、Ｖ型バンクの片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２に接続される。第２の高圧燃料ポンプ３００の吐出口は、第２の高圧デリバリ連通パイプ５１０に接続され、第２の高圧デリバリ連通パイプ５１０は、Ｖ型バンクのもう片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２に接続される。Ｖ型バンクの片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２ともう片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２とは、高圧連通パイプ５２０により接続される。
高圧デリバリパイプ１１２に設けられた電磁リリーフバルブ１１４は、高圧デリバリリターンパイプ６１０を介して高圧燃料ポンプリターンパイプ６００に接続される。高圧燃料ポンプ２００および高圧燃料ポンプ３００のリターン口は、高圧燃料ポンプリターンパイプ６００に接続される。高圧燃料ポンプリターンパイプ６００は、リターンパイプ６２０およびリターンパイプ６３０に接続され、燃料タンクに接続される。
図２に、本発明の実施の形態に係る他のエンジンの燃料供給システム１２を示す。図２に示す燃料供給システム１２は、図１に示すエンジンの燃料供給システム１０の筒内噴射用インジェクタ１１０を有し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を有さない。図２に示すエンジンの燃料供給システム１２においては、図１に示すエンジンの燃料供給システム１０と同じ機能を有する構成部品については同じ符号および名称としている。そのため、これらについての詳細な説明は、ここでは繰り返さない。なお、図２に示すエンジンにおいても図１に示すエンジンと同様、エンジンの形式はＶ型８気筒に限定されず、Ｖ型６気筒、直列４気筒、直列６気筒などの形式であってもよい。さらに、高圧燃料ポンプを駆動するカムの形状は、以下に示す形状に限定されない（気筒数により変化する）。
図３に、図１および図２の第１の高圧燃料ポンプ２００付近の拡大図を示す。第２の高圧燃料ポンプ３００も同様であるがカムの位相が異なり吐出タイミングの位相をずらして脈動の発生を抑制している。また、第１の高圧燃料ポンプ２００と第２の高圧燃料ポンプ３００の特性は、同じでも異なってもよい。
高圧燃料ポンプ２００は、カム２１０で駆動され上下に摺動するポンププランジャー２０６と、電磁スピル弁２０２とリーク機能付きチェックバルブ２０４とを主な構成部品としている。
カム２１０によりポンププランジャー２０６が下方向に移動しているときであって電磁スピル弁２０２が開いているときに燃料が導入され（吸い込まれ）、カム２１０によりポンププランジャー２０６が上方向に移動しているときに電磁スピル弁２０２を閉じるタイミングを変更して、高圧燃料ポンプ２００から吐出される燃料量を制御する。ポンププランジャー２０６が上方向に移動している加圧行程中における電磁スピル弁２０２を閉じる時期が早いほど多くの燃料が吐出され、遅いほど少ない燃料が吐出される。この最も多く吐出される場合の電磁スピル弁２０２の駆動デューティを１００％とし、この最も少なく吐出される場合の電磁スピル弁２０２の駆動デューティを０％としている。電磁スピル弁２０２の駆動デューティが０％の場合には、電磁スピル弁２０２は閉じることなく開いたままの状態になり、第１のカム２１０が回転している限り（エンジンが回転している限り）ポンププランジャー２０６は上下方向に摺動するが、電磁スピル弁２０２が閉じないので、燃料は加圧されない。
加圧された燃料は、リーク機能付きチェックバルブ２０４（設定圧６０ｋＰａ程度）を押し開けて第１の高圧デリバリ連通パイプ５００を介して高圧デリバリパイプ１１２へ圧送される。このとき、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた燃圧センサにより燃圧がフィードバック制御される。また、前述の通り、Ｖ型の一方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２と他方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２とは、高圧連通パイプ５２０により連通している。
本実施の形態に係る高圧燃料供給装置においては、エンジンの停止時には、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた電磁リリーフバルブ１１４をエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）により開状態にして高圧デリバリパイプ１１２と燃料タンクとを連通状態にして燃圧を下げて筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料漏れを回避する。このように、高圧デリバリパイプ１１２内の燃圧を下げることによる減圧沸騰により空気あるいは空気に燃料の蒸発成分を含むベーパ（以下、空気とベーパとをまとめて気泡と記載する）が発生する。本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵは、この気泡を適切に処理する。
以下、第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係る制御装置について説明する。第１の実施の形態〜第４の実施の形態においては、制御装置であるエンジンＥＣＵにより実行されるプログラムの制御構造が異なる。
＜第１の実施の形態＞
本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵは、高圧デリバリパイプ１１２内に気泡発生の可能性があるときには、電磁リリーフバルブ１１４を開いて、一定時間、フィードポンプ１００を作動させた後に、エンジンを始動させる点が特徴である。
以下、図４を参照してエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このエンジンＥＣＵを搭載した車両は、エンジンのみを車両の駆動源とする。
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、エンジンＥＣＵは、エンジン始動要求があるか否かを判断する。このとき、エンジンＥＣＵは、イグニッションスイッチがエンジンスタート位置まで回されたり、プッシュ式のエンジンスタートボタンが押されたりすると、エンジン始動要求があると判断する。エンジン始動要求があると判断されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。
Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵは、高圧デリバリパイプ１１２内に気泡が発生している可能性があるか否かを判断する。このとき、エンジンＥＣＵは、エンジンの温度が高温まで暖機された後にイグニッションスイッチがオフにされて電磁リリーフバルブ１１４を開いて高圧デリバリパイプ内の圧力を減圧した場合におけるエンジンの再始動前や、エンジンの温度が高いときにエンジンが間欠的に停止した場合におけるエンジンの再始動前であると、前回の燃料噴射時に減圧沸騰が発生している可能性が高いと判断して高圧デリバリパイプ１１２内に気泡が発生している可能性があると判断する。高圧デリバリパイプ１１２内に気泡が発生している可能性があると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、この処理は終了する。
Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵは、電磁リリーフバルブ１１４に開指令信号を送信する。
Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵは、フィードポンプ１００に駆動指令信号を送信する。
Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵは、フィードポンプ１００に駆動指令信号を送信してから予め定められた時間が経過したか否かを判断する。予め定められた時間が経過していると（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、処理はＳ１５０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１４０にてＮＯ）、処理はＳ１４０へ戻され予め定められた時間が経過するまで待つ。
Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵは、電磁リリーフバルブ１１４に閉指令信号を送信する。
Ｓ１６０にて、エンジンＥＣＵは、スタータ（スタータモータ）に駆動指令信号を送信する。これにより、クランクシャフトに設けられたフライホイールを介して、エンジンがクランキングされる。
Ｓ１７０にて、エンジンＥＣＵは、ＥＤＵ（Electronic Driver Unit）に燃料噴射指令信号を送信する。これにより、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射が開始される。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで制御されるエンジンの動作について説明する。
運転者がイグニッションスイッチスイッチをエンジンスタート位置にするとエンジン始動要求があると判断されて（Ｓ１００にてＹＥＳ）、高圧デリバリパイプ１１２内に気泡が発生している可能性があるか否かが判断される（Ｓ１１０）。
高圧デリバリパイプ１１２内に気泡が発生している可能性があると判断されると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、電磁リリーフバルブ１１４に開指令信号が送信されて（Ｓ１２０）、電磁リリーフバルブ１１４が開かれた状態になる。なお、エンジンの停止時には、この電磁リリーフバルブ１１４は少なくとも一旦は開状態にされて、高圧デリバリパイプ１１２と燃料タンクとを連通状態にして燃圧を下げて筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料漏れが回避されている。このＳ１２０における処理は、その後、電磁リリーフバルブ１１４が閉状態にされている可能性があるので、確認的に行なわれる場合がある。
電磁リリーフバルブ１１４が開かれた状態でフィードポンプ１００に駆動指令信号が送信され（Ｓ１３０）、予め定められた時間（この時間は、短くても、高圧デリバリパイプ１１２内の気泡がフィードポンプ１００により燃料タンクまで圧送されて、高圧デリバリパイプ１１２内から気泡が消失するまでの時間が設定される）、フィードポンプ１００が駆動される。
電磁リリーフバルブ１１４が開かれた状態でフィードポンプ１００が予め定められた時間駆動された後（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、電磁リリーフバルブ１１４に閉指令信号が送信されて（Ｓ１５０）、電磁リリーフバルブ１１４が閉じられた状態になる。
スタータに駆動指令信号が送信され（Ｓ１６０）、エンジンがクランキングされるとともに、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料が噴射されてエンジンが始動される。
以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵによると、エンジンの停止時には、電磁リリーフバルブを開いて高圧デリバリパイプと燃料タンクとを連通状態にして燃圧を下げて筒内噴射用インジェクタからの燃料漏れを回避している。このときに、特に高温時においては、減圧沸騰により気泡が発生する可能性がある。このような状態でエンジンの始動が要求されると、クランキングの前に電磁リリーフバルブを開いた状態でフィードポンプで気泡を燃料タンクまで圧送して、エンジンの始動時において筒内噴射用インジェクタから気泡が排出されて空燃比がリーンな状態になることを回避できる。その結果、筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタを有するエンジンにおいて、エンジンの停止時に筒内噴射用インジェクタからの燃料の漏れを防止するとともに、燃料配管内に発生したベーパを適切に処理できる。
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵは、高圧デリバリパイプ１１２内に気泡発生の可能性があるときには、電磁リリーフバルブ１１４を開いて、一定時間、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料噴射しないようにして、第１の高圧ポンプ２００および第２の高圧ポンプ３００を作動させた後に、エンジンを始動させる点が特徴である。
以下、図５を参照してエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このエンジンＥＣＵを搭載した車両は、エンジンのみを車両の駆動源とする。また、図５に示すフローチャートの処理の中において、図４のフローチャートに示した処理と同じ処理については同じステップ番号を付してある。その処理の内容も同じである。したがってそれらの処理についての詳細な説明はここでは繰り返さない。
Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵは、スタータに駆動指令信号を送信する。このとき、ＥＤＵに噴射指令信号を送信しないので、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料が噴射されないでクランキングが開始されるので、図３に示すカム２１０（３１０）が回転して、第１の高圧ポンプ２００および第２の高圧ポンプ３００が作動される。なお、このときの電磁スピル弁２０２の駆動デューティは、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射するわけではないので、高圧デリバリパイプ１１２内の気泡が第１の高圧ポンプ２００および第２の高圧ポンプ３００により燃料タンクまで圧送されて、高圧デリバリパイプ１１２内から気泡が消失することができる低い燃圧（燃料吐出量）でよい。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで制御されるエンジンの動作について説明する。なお、前述の実施の形態において説明した動作についての説明は繰り返さない。
高圧デリバリパイプ１１２内に気泡が発生している可能性があると判断されると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、電磁リリーフバルブ１１４に開指令信号が送信されて（Ｓ１２０）、電磁リリーフバルブ１１４が開かれた状態になる。電磁リリーフバルブ１１４が開かれた状態でスタータに駆動指令信号が送信され（Ｓ２００）、予め定められた時間（この時間は、短くても、高圧デリバリパイプ１１２内の気泡が第１の高圧ポンプ２００および第２の高圧ポンプ３００により燃料タンクまで圧送されて、高圧デリバリパイプ１１２内から気泡が消失するまでの時間が設定される）、第１の高圧ポンプ２００および第２の高圧ポンプ３００が駆動される。
電磁リリーフバルブ１１４が開かれた状態で第１の高圧ポンプ２００および第２の高圧ポンプ３００が予め定められた時間駆動された後（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、電磁リリーフバルブ１１４に閉指令信号が送信されて（Ｓ１５０）、電磁リリーフバルブ１１４が閉じられた状態にされた後に、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料が噴射されてエンジンが始動される。
以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵによると、エンジンの停止時には、電磁リリーフバルブを開いて高圧デリバリパイプと燃料タンクとを連通状態にして燃圧を下げて筒内噴射用インジェクタからの燃料漏れを回避している。このときに、特に高温時においては、減圧沸騰により気泡が発生する可能性がある。このような状態でエンジンの始動が要求されると、クランキングの前に電磁リリーフバルブを開いた状態で燃料を噴射することなくエンジンをクランキングして高圧ポンプで気泡を燃料タンクまで圧送して、エンジンの始動時において筒内噴射用インジェクタから気泡が排出されて空燃比がリーンな状態になることを回避できる。その結果、筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタを有するエンジンにおいて、エンジンの停止時に筒内噴射用インジェクタからの燃料の漏れを防止するとともに、燃料配管内に発生したベーパを適切に処理できる。
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵは、前述の第１の実施の形態と同様に、高圧デリバリパイプ１１２内に気泡発生の可能性があるときには、電磁リリーフバルブ１１４を開いて、一定時間、フィードポンプ１００を作動させた後に、エンジンを始動させる点が特徴である。特に、エンジンの始動要求後にエンジンが始動するまでに、車両の走行要求があると、ＥＶ（Electronic Vehicle）走行（電気モータによる走行）する点が、第１の実施の形態と異なる。
以下、図６を参照してエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このエンジンＥＣＵを搭載した車両は、エンジンと走行用モータとがそれぞれ別個に車両の駆動源となる、いわゆるパラレル型のハイブリッド車両である。また、図６に示すフローチャートの処理の中において、図４のフローチャートに示した処理と同じ処理については同じステップ番号を付してある。その処理の内容も同じである。したがってそれらの処理についての詳細な説明はここでは繰り返さない。
Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵは、車両の走行要求があるか否かを判断する。このとき、エンジンＥＣＵは、運転者がアクセルペダルを踏むと、車両の走行要求があると判断する。車両の走行要求があると判断されると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ３１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ）、処理はＳ１４０へ移される。
Ｓ３１０にて、エンジンＥＣＵは、走行用の電気モータを制御するＨＶ＿ＥＣＵにＥＶ走行要求信号を送信する。なお、ＥＶ走行要求信号を受信したＨＶ＿ＥＣＵは、ＥＶ走行の許可条件が成立していると、走行用モータを駆動させて車両を走行させる。Ｓ３１０の処理の後、処理はＳ１４０へ移される。
Ｓ３２０にて、エンジンＥＣＵは、エンジンが始動したか否かを判断する。このとき、エンジンＥＣＵは、エンジン回転数がアイドル回転数近傍まで上昇するとエンジンが始動したと判断する。エンジンが始動したと判断されると（Ｓ３２０にてＹＥＳ）、処理はＳ３３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ３２０にてＮＯ）、処理はＳ３２０へ戻され、エンジンが始動するまで待つ。
Ｓ３３０にて、エンジンＥＣＵは、車両がＥＶ走行中であるか否かを判断する。車両がＥＶ走行中であると判断されると（Ｓ３３０にてＹＥＳ）、処理はＳ３４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ３３０にてＮＯ）、この処理は終了する。
Ｓ３４０にて、エンジンＥＣＵは、走行用の電気モータを制御するＨＶ＿ＥＣＵにＥＶ走行不要信号を送信する。なお、ＥＶ走行不要信号を受信したＨＶ＿ＥＣＵは、走行用モータを停止させる。これにより、車両はエンジンにより走行する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで制御されるエンジンの動作について説明する。なお、前述の実施の形態において説明した動作についての説明は繰り返さない。
ハイブリッド車両において、運転者がイグニッションスイッチスイッチをエンジンスタート位置にしたり、ＨＶ＿ＥＣＵからエンジン始動指令信号（たとえば、走行条件に基づいたり運転者の要求に基づいて、エンジン走行およびＥＶ走行を間欠的に切換えて運転しており、一時的にエンジンが停止した後にエンジンを再始動するという指令信号）がエンジンＥＣＵに送信されると、エンジン始動要求があると判断されて（Ｓ１００にてＹＥＳ）、高圧デリバリパイプ１１２内に気泡が発生している可能性があるか否かが判断される（Ｓ１１０）。
高圧デリバリパイプ１１２内に気泡が発生している可能性があると判断されると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、電磁リリーフバルブ１１４が開かれた状態でフィードポンプ１００に駆動指令信号が送信され（Ｓ１３０）、予め定められた時間、フィードポンプ１００が駆動される。この予め定められた時間が経過する間に、走行要求があると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、ＨＶ＿ＥＣＵにＥＶ走行要求信号が送信されて、車両がエンジンではなく走行用モータにより、走行する。
予め定められた時間が経過して高圧デリバリパイプ１１２内から気泡が消失すると、スタータに駆動指令信号が送信され（Ｓ１６０）、エンジンがクランキングされるとともに、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料が噴射されてエンジンが始動される。エンジンが始動して（Ｓ３２０にてＹＥＳ）、予め定められた時間が経過する間に走行要求があってＥＶ走行している場合には（Ｓ３３０にてＹＥＳ）、エンジンＥＣＵからＨＶ＿ＥＣＵにＥＶ走行不要信号が送信されて、車両は走行用モータによる走行から、エンジンによる走行に切り換わる。
以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵによると、第１の実施の形態に加えて、エンジンがクランキングの前に電磁リリーフバルブを開いた状態でフィードポンプを用いて高圧デリバリパイプ内の気泡を燃料タンクまで圧送しているときであっても、運転者の走行要求に応じて車両をＥＶ走行させることができる。
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵは、前述の第２の実施の形態と同様に、高圧デリバリパイプ１１２内に気泡発生の可能性があるときには、電磁リリーフバルブ１１４を開いて、一定時間、燃料を噴射しないでクランキングして第１の高圧燃料ポンプ２００および第２の高圧燃料ポンプ３００を作動させた後に、燃料噴射を開始してエンジンを始動させる点が特徴である。特に、エンジンの始動要求後にエンジンが始動するまでに、車両の走行要求があると、ＥＶ走行する点が、第２の実施の形態と異なる。
以下、図７を参照してエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このエンジンＥＣＵを搭載した車両は、前述の第３の実施の形態と同様に、エンジンと走行用モータとがそれぞれ別個に車両の駆動源となる、いわゆるパラレル型のハイブリッド車両である。また、図７に示すフローチャートの処理の中において、図４または図５のフローチャートに示した処理と同じ処理については同じステップ番号を付してある。その処理の内容も同じである。したがってそれらの処理についての詳細な説明はここでは繰り返さない。
Ｓ４００にて、エンジンＥＣＵは、車両の走行要求があるか否かを判断する。このとき、エンジンＥＣＵは、運転者がアクセルペダルを踏むと、車両の走行要求があると判断する。車両の走行要求があると判断されると（Ｓ４００にてＹＥＳ）、処理はＳ４１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ４００にてＮＯ）、処理はＳ１４０へ移される。
Ｓ４１０にて、エンジンＥＣＵは、走行用の電気モータを制御するＨＶ＿ＥＣＵにＥＶ走行要求信号を送信する。なお、ＥＶ走行要求信号を受信したＨＶ＿ＥＣＵは、ＥＶ走行の許可条件が成立していると、走行用モータを駆動させて車両を走行させる。Ｓ４１０の処理の後、処理はＳ１４０へ移される。
Ｓ４２０にて、エンジンＥＣＵは、エンジンが始動したか否かを判断する。このとき、エンジンＥＣＵは、エンジン回転数がアイドル回転数近傍まで上昇するとエンジンが始動したと判断する。エンジンが始動したと判断されると（Ｓ４２０にてＹＥＳ）、処理はＳ４３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ４２０にてＮＯ）、処理はＳ４２０へ戻され、エンジンが始動するまで待つ。
Ｓ４３０にて、エンジンＥＣＵは、車両がＥＶ走行中であるか否かを判断する。車両がＥＶ走行中であると判断されると（Ｓ４３０にてＹＥＳ）、処理はＳ４４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ４３０にてＮＯ）、この処理は終了する。
Ｓ４４０にて、エンジンＥＣＵは、走行用の電気モータを制御するＨＶ＿ＥＣＵにＥＶ走行不要信号を送信する。なお、ＥＶ走行不要信号を受信したＨＶ＿ＥＣＵは、走行用モータを停止させる。これにより、車両はエンジンにより走行する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで制御されるエンジンの動作について説明する。なお、前述の実施の形態において説明した動作についての説明は繰り返さない。
ハイブリッド車両において、運転者がイグニッションスイッチスイッチをエンジンスタート位置にしたり、ＨＶ＿ＥＣＵからエンジン始動指令信号（たとえば、走行条件に基づいたり運転者の要求に基づいて、エンジン走行およびＥＶ走行を間欠的に切換えて運転しており、一時的にエンジンが停止した後にエンジンを再始動するという指令信号）がエンジンＥＣＵに送信されると、エンジン始動要求があると判断されて（Ｓ１００にてＹＥＳ）、高圧デリバリパイプ１１２内に気泡が発生している可能性があるか否かが判断される（Ｓ１１０）。
高圧デリバリパイプ１１２内に気泡が発生している可能性があると判断されると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、電磁リリーフバルブ１１４に開指令信号が送信されて（Ｓ１２０）、電磁リリーフバルブ１１４が開かれた状態になる。電磁リリーフバルブ１１４が開かれた状態でスタータに駆動指令信号が送信され（Ｓ２００）、予め定められた時間、第１の高圧ポンプ２００および第２の高圧ポンプ３００が駆動される。
電磁リリーフバルブ１１４が開かれた状態で第１の高圧ポンプ２００および第２の高圧ポンプ３００が予め定められた時間駆動された後（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、電磁リリーフバルブ１１４に閉指令信号が送信されて（Ｓ１５０）、電磁リリーフバルブ１１４が閉じられた状態にされた後に、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料が噴射されてエンジンが始動される。エンジンが始動して（Ｓ４２０にてＹＥＳ）、予め定められた時間が経過する間に走行要求があってＥＶ走行している場合には（Ｓ４３０にてＹＥＳ）、エンジンＥＣＵからＨＶ＿ＥＣＵにＥＶ走行不要信号が送信されて、車両は走行用モータによる走行から、エンジンによる走行に切り換わる。
以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵによると、第２の実施の形態に加えて、エンジンがクランキングの前に電磁リリーフバルブを開いた状態で高圧燃料ポンプを用いて高圧デリバリパイプ内の気泡を燃料タンクまで圧送しているときであっても、運転者の走行要求に応じて車両をＥＶ走行させることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の第１〜４の実施の形態に係る制御装置により制御される、ガソリンエンジンの燃料供給システムの全体概要図である。 本発明の第１〜４の実施の形態に係る制御装置により制御される、他のガソリンエンジンの燃料供給システムの全体概要図である。 図１および図２の部分拡大図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置において実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置において実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る制御装置において実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態に係る制御装置において実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
符号の説明
１０，１２ 燃料供給システム、１００ フィードポンプ、１１０ 筒内噴射用インジェクタ、１１２ 高圧デリバリパイプ、１１４ 電磁リリーフバルブ、１２０ 吸気通路噴射用インジェクタ、１２２ 低圧デリバリパイプ、２００ 第１の高圧燃料ポンプ、２０２ 電磁スピル弁、２０４ リーク機能付きチェックバルブ、２０６ ポンププランジャー、２１０ 第１のカム、２２０ 第１のパルセーションダンパー、３００ 第２の高圧燃料ポンプ、３１０ 第２のカム、３２０ 第２のパルセーションダンパー、４００ 低圧供給パイプ、４１０ 第１の低圧デリバリ連通パイプ、４２０ ポンプ供給パイプ、４３０ 第２の低圧デリバリ連通パイプ、５００ 第１の高圧デリバリ連通パイプ、５１０ 第２の高圧デリバリ連通パイプ、５２０ 高圧連通パイプ、６００ 高圧燃料ポンプリターンパイプ、６１０ 高圧デリバリリターンパイプ、６２０，６３０ リターンパイプ。

Claims (8)

  1. 燃料噴射手段を有する内燃機関の燃料供給装置であって、
    前記内燃機関により駆動され、低圧燃料ポンプにより燃料タンクから供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、
    前記高圧燃料ポンプから前記燃料噴射手段に燃料を供給するデリバリパイプと、
    前記デリバリパイプと前記燃料タンクとを連通状態／非連通状態に切換えるリリーフバルブと、
    前記リリーフバルブを制御するための制御手段とを含み、
    前記制御手段は、前記内燃機関の停止時に前記リリーフバルブを前記連通状態にしていたときは、前記デリバリパイプ内にベーパが発生していると予測して、前記燃料噴射手段による燃料噴射前に、前記リリーフバルブを前記連通状態として、燃料ポンプを駆動する、内燃機関の燃料供給装置。
  2. 燃料噴射手段を有する内燃機関の燃料供給装置であって、
    前記内燃機関により駆動され、低圧燃料ポンプにより燃料タンクから供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、
    前記高圧燃料ポンプから前記燃料噴射手段に燃料を供給するデリバリパイプと、
    前記デリバリパイプと前記燃料タンクとを連通状態／非連通状態に切換えるリリーフバルブと、
    前記リリーフバルブを制御するための制御手段とを含み、
    前記制御手段は、前記内燃機関の停止時に前記リリーフバルブを前記連通状態にした後に前記内燃機関を再始動していたときは、前記デリバリパイプ内にベーパが発生していると予測して、前記燃料噴射手段による燃料噴射前に、前記リリーフバルブを前記連通状態として、燃料ポンプを駆動する、内燃機関の燃料供給装置。
  3. 前記制御手段により制御される燃料ポンプは、前記低圧燃料ポンプである、請求項１または２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
  4. 前記制御手段により制御される燃料ポンプは、前記高圧燃料ポンプである、請求項１または２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
  5. 前記内燃機関は、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段を備えた内燃機関である、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。
  6. 前記内燃機関は、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための燃料噴射手段とを備えた内燃機関である、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。
  7. 前記内燃機関は、車両に搭載され、前記車両の走行中に間欠的に運転される、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。
  8. 前記車両には、前記車両の走行のための駆動源として、前記内燃機関と回転電機とが搭載され、
    前記車両は、前記制御手段により前記燃料ポンプが制御されているときに、走行要求があると、前記回転電機により前記車両が走行される、請求項７に記載の内燃機関の燃料供給装置。
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